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커피원두의 배전강도에 따른 품질특성 및 향기성분에 관한 연구 (A Study of Coffee Bean Characteristics and Coffee Flavors in Relation to Roasting)

  • 이문조;김상은;김종환;이상원;염동민
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.255-261
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    • 2013
  • 본 연구는 Arabica종(CS, BS)과 Robusta종(EM, IR)의 품종이 다른 커피원두를 사용하여 약, 중, 강배전 정도에 따른 이화학적 특성과 향기성분을 분석하여 배전강도에 따른 구성성분의 변화와 배전 후 관능에 미치는 영향을 연구하였다. 배전 정도에 따른 수분함량은 모든 원두에서 배전강도가 강해질수록 수분함량은 감소하였으며 중배전에서 수분함량이 급격히 줄어들어 강배전에서는 1.0~1.2%로 비슷한 결과를 보였다. 총 무게 손실률은 배전강도가 증가함에 따라 수분함량과 반비례로 증가하는 경향을 보였다. 배전강도가 강해질수록 배전커피의 pH는 증가하고 약배전보다 중배전과 강배전으로 배전 조건이 높아질수록 pH는 급격하게 변화하였다. 총 산도는 pH의 증가와 반대로 배전강도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. Hunter scale의 L값과 b값은 배전이 진행될수록 Maillard 반응으로 인해 감소하는 경향을 보였고 a값은 약배전 시까지는 증가하였다가 중, 강배전으로 진행될수록 감소하는 결과를 보였다. 로스팅 정도에 따른 배전커피에 대한 휘발성 향기성분 분석결과 약 20여종의 휘발성 향기성분이 검출되었으며, 향기성분 중 furan 성분은 강배전으로 갈수록 함량이 급격히 증가하였고, furfural, diacetyl, 2,3-pentanedione 및 pyrazine 등은 배전 정도가 강해질수록 감소하였다. 일반적으로 배전 정도가 강해질수록 aldehyde 화합물의 함량이 많이 증가하는 경향을 보였다. 관능평가를 통하여 약배전으로 배전된 원두에서 추출한 커피에서 향과 신맛을 가장 많이 느낄 수 있다고 평가되었으며 신맛의 경우에는 pH와 산도의 결과와 연관성이 있었다. 배전강도가 강해질수록 쓴맛과 탄맛을 강하게 느끼며, 중배전 이상으로 배전된 커피에서는 입안에서 느껴지는 풍부함이 강하게 느낄 수 있다고 조사되었다. 배전강도가 강할수록 향기성분 중 furfural, diacetyl, 2,3-pentanedione 및 pyrazine 등은 배전 정도가 강해질수록 감소하였고, 2-methylfuran은 커피의 배전강도가 강할수록 증가하여 커피 맛과 높은 상관관계를 보여주는 유효 향기성분인 동시에 커피의 배전 정도에 따라 성분 함량이 감소하거나 증가함을 보이므로 배전 정도를 결정짓는 지표 물질로 사용할 수 있음을 보여주었다. Arabica종의 Brasil santos No.2 품종이 향기성분 및 관능점수가 높아 다른 품종의 커피보다 맛이 더 좋은 것으로 나타났다.

비동기식 초광대역 시스템을 위한 고속 신호 동기획득 기법 (A Rapid Signal Acquisition Scheme for Noncoherent UWB Systems)

  • 김재운;양석철;최성수;신요안
    • 한국통신학회논문지
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    • 제31권4C호
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    • pp.331-340
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    • 2006
  • 이 논문에서는 다중경로 채널 환경에서 비동기식(Noncoherent) 초광대역(Ultra Wide Band) 무선통신 시스템의 고속 고신뢰 신호 동기획득을 위해, 저자들이 동기식(Coherent) 초광대역 시스템을 위해 제안하였던 TSS-LS (Two-Step Search scheme with Linear search based Second step). 기법을 비동기식 초광대역 시스템에 확장 적용하는 방안을 제안한다. 간단한 에너지 윈도우 뱅크를 사용하는 제안된 비동기식 TSS-LS 기법은 고속의 동기획득을 위해 두 단계의 서로 다른 문턱값과 탐색창을 적용하게 된다. 더욱이 다중경로 채널의 실효 지연 확산 범위에서의 시작 지점을 정확히 찾고 비동기식 초광대역 변복조와 연동했을 때 신뢰성 있는 비트오율(Bit Error Rate) 성능을 얻기 위해 두 번째 단계에서 선형 알고리즘을 적용한다. IEEE 802.15.3a의 다중경로 채널 모형을 이용한 모의실험 결과, 일반적인 탐색 기법보다 제안된 기법의 평균 동기획득 소요 시간이 큰 폭으로 단축됨을 확인할 수 있었다. 또한, 신호 동기획득 과정과 연동된 비트오율 성능 평가에서 신호대잡음비가 높을 때 이상적인 동기획득의 경우에 필적하는 매우 우수한 성능을 보임을 확인할 수 있었다.

Genetic Variation and Differences within and between Populations of Cultured and Wild Bullhead (Pseudobagrus fulvidraco) Revealed by RAPD-PCR

  • Yoon Jong-Man;Kim Gye-Woong;Park Hong-Yang
    • Reproductive and Developmental Biology
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    • 제29권4호
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    • pp.213-221
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    • 2005
  • We used nine decamer primers to generate DNA fragment sizes ranging from 100 bp to 1,600 bp from two bullhead (Pseudobagrus fulvidraco) populations of Dangjin in Korea. 376 fragments were identified in the cultured bullhead population, and 454 in the population of wild bullhead from Dangjin: 287 specific fragments $(76.3\%)$ in the cultured bullhead population and 207 $(45.6\%)$ in the wild bullhead population. On average, a decamer primer was used to generate 34.2 amplified products in a cultured bullhead. A RAPD primer was used to generate an average of 3.1 amplified bands per sample, ranging between 2.5 and 6.0 fragments in this population. Nine primers also generated 24 polymorphic fragments (24/376 fragment, $6.4\%$) in the cultured bullhead population, and 24 (24/454 fragments, $5.2\%$) in the wild bullhead population. The OPA-16 primer, notably, produced which 11 out of 11 bands $(100\%)$ were monomorphic in the wild bullhead population. 110 intra-population-specific fragments, with an average of 12.2 per primer, were observed in the cultured bullhead population. 99 fragments, with an average of 11.0 per primer, were identified in the wild bullhead. Especially, 55 inter-population-common fragments, with an average of 6.1 per primer, were observed in the two bullhead populations. The bandsharing value (BS value) of individuals within the wild bullhead population was substantially higher than was determined in the cultured bullhead population. The average bandsharing value was $0.596\pm0.010$ within the cultured bullhead population,. and $0.657\pm0.010$ within the wild bullhead population. The dendrogram obtained with the nine primers indicates two genetic clusters, designated cluster $1\;(CULTURED\;01\~CULTURED\;11)$, and cluster $2\;(WILD\;12\~WILD\;22)$. Ultimately, the longest genetic distance displaying significant molecular differences was determined to exist between individuals in the two bullhead populations, namely between individuals WILD no. 19 of the wild bullhead population and CULTURED no. 03 of the cultured bullhead population (genetic distance = 0.714). RAPD-PCR allowed us to detect the existence of population discrimination and genetic variation in Korean population of bullhead. This finding indicates that this method constitutes a suitable tool for DNA comparison, both within and between individuals, populations, species, and genera.

Trichosporon cutaneum의 균체생육(菌體生育) 및 Lipase 생산(生産)에 미치는 당류(糖類)의 영향 (Effect of Sugars on Cell Growth and Lipase Production by Trichosporon cutaneum)

  • 김성열
    • 농업과학연구
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    • 제4권1호
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    • pp.105-111
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    • 1977
  • 전보(前報)에 이어 Trichosporon cutaneum의 lipase 생산(生産)에 미치는 당류(糖類)의 영향을 더욱 검토(檢討)하기 위(爲)하여 몇가지 당류(糖類)를 첨가(添加)한 대두분추출액(大豆粉抽出液) 기본배지(基本培地)를 151bs에서 20분간(分間) 살균(殺菌)하였을때 일어나는 pH 및 착색도변화(着色度變化), 착색물질(着色物質)이 균체(菌體)의 생육(生育) 및 lipase 생산(生産)에 미치는 영향, 그리고 $30^{\circ}C$에서 진탕 배양(培養)하면서 배양중(培養中)의 pH 변화(變化)와 균체(菌體)의 생육(生育) 및 lipase 생산(生産)과의 관계(關係)를 검토(檢討)하여 아래와 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. 대두분추출액(大豆粉抽出液) 기본배지(基本培地)에 각중당류(各種糖類)를 첨가(添加)하여 살균(殺菌)하였을 때 일어나는 갈변(褐變)은 xylose 첨가구(添加區)가 가장 심(甚)하고 다음이 galactose와 mannose, glucose 첨가구(添加區)의 순(順)이 었고 maltose와 sucrose 첨가구(添加區)는 당무첨가구(糖無添加區)와 별차이(別差異)가 없었다. 2. 살균후(殺菌後)에 갈변(褐變)이 심(甚)한 것일수록 pH가 낮았다. 3. 살균중(殺菌中)에 형성(形成)된 착색물질(着色物質)은 당(糖)의 종류(種類)에 비(比)하여 균체(菌體)의 생육(生育)및 lipase 생산(生産)에 미치는 영향이 작았다. 4. lipase 생산량(生産量)이 많을수록 균체(菌體)의 생산량(生産量)이이 작았다. 5. 살균중(殺菌中)의 갈변(褐變)이 가장 심(甚)한 xylose 첨가구(添加區)에서는 균체(菌體)의 증식(增殖) 및 lipase 생산저해작용(生産沮害作用)이 약천(若千) 약화(弱化)되었다. 6. 균체(菌體)의 증식(增殖)이 왕성(旺盛)할수록 배지(培地)의 pH가 낮아졌다.

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디지털 방송용 오디오 레벨 계측 알고리즘의 실시간화 연구 (A Study on Real-Time Loudness Metering Algorithm for Digital Broadcasting)

  • 박성균
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제16권4호
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    • pp.427-437
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    • 2005
  • 본 논문에서는 디지털 방송에서 요구되는 디지털 오디오 레벨에 대한 주관적 음향 레벨, 즉 라우드니스의 계측 알고리즘을 실시간화 하는 방법을 제안한다. 이를 위해 객관적 오디오 품질 분석을 위한 권고안인 ITU-RBS1387-1의 분석 결과를 토대로 FFT 기반의 라우드니스 계측 알고리즘을 구현하고, 이 알고리즘을 참조테이블(look-up table)을 이용하여 실시간화 하는 방법을 제시하였다. 그리고 이 알고리즘의 성능과 계측 시간 분석을 위해 23개의 순음과 30개의 디지털사운드 샘플을 적용하고, 그 결과를 분석하였다. 실험결과를 살펴보면, 실시간화 된 알고리즘의 계측값은 실시간화 방법이 적용되지 않은 원래 알고리즘과 비교할 때, spectral spreading관련 참조테이블의 레벨 해상도가 $10\;\cal{dB}$로 상당히 큰 경우에도 $2\;\%$미만의 차이를 보여 매우 양호한 측정 결과를 보였다. 계측 시간의 감소 효과를 살펴보면, 알고리즘 전체적으로는 1/21 정도로 실행시간이 줄었으며, 가장 계측시간 점유비율이 근 청각필터 그룹변 에너지 계산 시간은 1/450로 줄어들고, 여기 패턴을 구하는 계산 시간도 약1/3.57로 좋은 계측 시간 단축 효과를 얻었다. 결론적으로 제안한 알고리즘을 통해 향후 DSP 기반의 완전 실시간 라우드니스 미터를 구현할 가능성을 확보하게 되었다.

Altering undigested neutral detergent fiber through additives applied in corn, whole barley crop, and alfalfa silages, and its effect on performance of lactating Holstein dairy cows

  • Hosseini, Seyed Mohsen;Mesgaran, Mohsen Danesh;Vakili, Ali Reza;Naserian, Abbas Ali;Khafipour, Ehsan
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제32권3호
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    • pp.375-386
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    • 2019
  • Objective: We hypothesized that silage additives may alter the undigested neutral detergent fiber (uNDF) content through ensiling. Therefore, urea and formic acid were applied to corn, whole barley crop (WBC) and alfalfa to change uNDF content of the ensiled forages. Methods: Six experimental diets at two groups of high uNDF (untreated corn and alfalfa silages [CSAS] and untreated whole barley and alfalfa silages [BSAS]) and low uNDF (urea-treated corn silage+untreated alfalfa silage [$CS_UAS$], urea-treated whole barley silage+untreated alfalfa silage [$BS_UAS$], untreated corn silage+formic acid-treated alfalfa silage [$CSAS_F$], and untreated whole barley silage+formic acid-treated alfalfa silage [$BSAS_F$]), were allocated to thirty-six multiparous lactating Holstein dairy cows. Results: The untreated silages were higher in uNDF than additive treated silages, but the uNDF concentrations among silages were variable (corn silage0.05). Milk yield tended to increase in the cows fed high uNDF diets than those fed low uNDF (p = 0.10). The cows fed diet based on urea-treated corn silage had higher milk yield than those fed other silages (p = 0.05). The substitution of corn silage with the WBC silage tended to decrease milk production (p = 0.07). Changing the physical source of NDF supply and the uNDF content from the corn silage to the WBC silage caused a significant increase in ruminal $NH_3-N$ concentration, milk urea-N and fat yield (p<0.05). The cows fed diets based on WBC silage experienced greater rumination time than the cows fed corn silage (p<0.05). Conclusion: Administering additives to silages to reduce uNDF may improve the performance of Holstein dairy cows.

난소적출로 유발된 랫트 갱년기 장애에 대한 가감귀비온담탕의 생리활성 효과 평가 (Anti-climacterium Effects of Gagamguibiondam-tang in Ovariectomized Rats)

  • 한상겸;김동철
    • 대한한방부인과학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.18-44
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    • 2017
  • 목 적: 이 연구에서는 한의학에서 다양한 부인과 질환에 사용되어온 전통 복합 처방인 귀비탕과 가미온담탕을 합방, 가감한 가감귀비온담탕 열수 추출물의 갱년기 장애 개선 효과를 심혈관 장애, 비만, 고지혈증, 골다공증, 장기 지방축적 및 신경정신 장애를 포함한 다양한 사람의 갱년기 장애를 나타내는 것으로 알려진 난소적출(Ovariectomized, OVX) 랫트 모델을 이용하여 평가하였다. 방 법: 난소적출수술 28일 후부터 가감귀비온담탕 추출물(수율 : 22.03%)을 각각 100, 50 및 25 mg/ml의 농도로 멸균 증류수에 용해시키고, 체중 kg 당 5 ml의 용량(500, 250 및 125 mg/kg)으로 매일 1회씩 84일(12주 : 3개월)간 경구 투여한 다음, 항비만효과, 항자궁위축효과 및 골다공증 억제 효과의 3가지 생리활성 효과로 구분하여 평가하였다. 항비만 효과 및 항자궁위축효과를 평가하기 위해, 체중 및 증체량, 혈청중 에스트라디올 함량, 복부 축적 지방 및 자궁의 중량의 변화와 복부 축적 지방의 두께 및 평균 지방세포 직경, 자궁 전체, 상피 및 점막의 두께와 점막내 자궁샘이 차지하는 비율의 변화를 각각 평가하였다. 또한 골다공증 개선효과, 즉 골 보호효과를 평가하기 위해, 대퇴골, 경골 및 요추골의 습, 건조 및 탄화 중량, 골밀도, 골강도, 혈중 osteocalcin 및 bone specific alkaline phosphatase(bALP) 함량, 골량 및 구조와 골흡수에 대한 조직병리학적 변화를 각각 측정하였다. 실험군(5개군; 군당 8마리의 랫트 사용) 거짓수술 대조군(거짓수술 후, 증류수 투여 대조군) 난소적출 대조군(난소적출 수술 후, 증류수 투여 대조군) GGOT500(난소적출 수술 후, 가감귀비온담탕 추출물 500 mg/kg 투여 고용량 실험군) GGOT250(난소적출 수술 후, 가감귀비온담탕 추출물 250 mg/kg 투여 중간용량 실험군) GGOT125(난소적출 수술 후, 가감귀비온담탕 추출물 125 mg/kg 투여 저용량 실험군) 결 과: 난소적출 대조군에서는 거짓수술 대조군에 비해 현저한 체중 및 증체량, 사료 및 물 섭취량, 축적 복부 지방 중량, 혈청 중 osteocalcin 함량의 증가가 자궁, 대퇴골, 경골 및 L5 중량과 혈중 bALP 및 에스트라디올 함량의 감소와 함께 인정되었으며, 현저한 복벽 축적 지방 두께의 증가 및 자궁의 위축, 대퇴골, 경골 및 L4의 골량 및 구조의 감소 소견이 골 흡수 지표(Ocn 및 OS/BS)의 현저한 증가와 함께 조직병리학적 및 조직형태계측학적으로 인정되었다. 즉, 전형적인 에스트로겐 결핍성 갱년기 장애가 난소적출에 의해 유발되었다. 한편 이러한 난소적출에 의한 에스트로겐 결핍성 폐경기 관련 갱년기 장애 소견이, 가감귀비온담탕 추출물 500, 250 및 125 mg/kg의 84일에 걸친 연속 경구 투여에 의해 투여 용량 의존적으로 억제되었다. 결 론: 이상의 결과에서, 가감귀비온담탕 500, 250 및 125 mg/kg의 경구투여는 난소적출 랫트에서 에스트로겐 결핍성 폐경기 관련 갱년기 장애 개선 효과를 투여 용량 의존적으로 나타내었다. 따라서 가감귀비온담탕은 효과적인 갱년기 장애 개선제로서 개발 가능성이 높을 것으로 기대되며, 특히 에스트로겐 결핍성 비만 및 골다공증의 개선에 유효할 것으로 판단된다. 한편 가감귀비온담탕은 총 18종의 약제로 구성되어 있고, 각각 수많은 생리활성 물질을 함유하고 있어, 이후 생리활성을 나타내는 화학성분의 검색과 더불어 다양한 방면으로 기전적인 연구가 체계적으로 수행해야 할 것으로 판단된다.

하절기에 발열을 주소로 입원한 3개월 이하의 영아에서 장바이러스 감염 (Clinical Significance of Enterovirus in Febrile Illness of Young Children)

  • 곽지연;조미현;김성은;강석호;김미옥;마상혁;이규만
    • Pediatric Infection and Vaccine
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    • 제8권1호
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    • pp.94-100
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    • 2001
  • 목 적 : 장바이러스 감염에 있어서 임상양상은 비특이적인 열, 무균성뇌막염, 호흡기 질환, 피부병변, 위장관 질환, 드물게는 심근염, 뇌염 등 치명적으로도 나타날 수 있으며 모든 장바이러스의 혈청형은 사람에게서 질병을 일으킬 수 있다. 어린 영아인 경우 전구증상 없이 갑자기 병이 발생하며 고열과 보챔이 주증상이다. 이런 경우 임상에서 다른 감염성 질환과의 감별이 어려운데 특히 3개월 이하의 어린 영아에서 감염이 되면 세균성 패혈증과 유사한 증상을 보여 감별하기가 매우 힘든 면이 있다. 이에 저자들은 1999년 5월부터 9월까지 3개월 이하 영아에서 발열을 주소로 입원하는 환자에서 장바이러스 감염의 임상양상을 알아보았다. 방 법 : 1999년 5월부터 9월까지 마산파티마병원 소아과 병동에 3개월 이하의 소아에서 발열로 주소로 입원하는 환자의 뇌척수액, 대변을 채취하여 장바이러스 배양과 PCR을 실시하였다. 뇌척수액은 요추천자를 하여 무균 튜브에 채취하였고 대변은 면봉법으로 채취하여 무균 튜브에 넣어서 검사 전까지 $-30^{\circ}C$냉동고에 보관하여 검사실까지 운반시는 밀봉된 용기에 드라이아이스를 넣어 이송하였다. 채취된 뇌척수액과 대변에서 바이러스 분리를 시행하고 면역형광법을 이용하여 바이러스를 동정하였다. 바이러스 배양에 사용한 세포주들은 human embryonal rhabdomyosarcoma(RD), African green monkey kidney(BS-C-1), human lung diploid(MRC-5), human cervix epidermoid carcinoma(HeLa) 세포주였다. 혈청형이 결정되지 않은 검체는 RT-PCR을 시행하여 다시 확인하였다. 결 과 : 연구 기간동안 발열을 주소로 입원한 3개월 이하의 영아는 총 44명이었고 바이러스 배양검사에서 장바이러스가 분리된 환자는 대변에서는 20명, 뇌척수액에서는 1명이었다. 남녀의 수는 각각 15례, 5례였다. 바이러스가 분리된 환자들의 계절적인 분포를 보면 6월부터 9월까지 분포하였고 6월에 가장 많은 환자에서 바이러스가 분리되었다. 뇌척수액에서 백혈구 증다증을 보여 무균성 뇌막염이 진단이 된 경우는 4례이고 백혈구수는 $13{\sim}375/mm^3$까지의 범위로 나타났다. 임상양상을 보면 발열 기간은 2~6일까지로 평균 3.4일이었고 설사는 2례, 구토가 3례, 수유곤란이 2례, 발진이 1례에서 나타났다. 분리된 장바이러스의 혈청형은 대변에서 echovirus type 9이 3례, echovirus type 11이 1례, Coxsakievirus type B4가 1례, 나머지는 15례는 혈청형을 결정하지 못하였고 뇌척수액에서는 1례에서 혈청형이 결정이 되지 않은 장바이러스가 분리가 되었다. 혈청형이 결정이 안된 검체는 RT-PCR을 시행하여 다시 한 번 더 확인하여 모두 양성의 결과를 얻었다. 동반된 질환으로는 2례에서 요로감염이 있었으며 1례에서는 Kawasaki 병의 형태로 나타났다. 모든 환자들이 특별한 합병증이 퇴원하였다. 결 론 : 하절기에 어린 영아에서 특별한 임상 증상이나 징후 없이 발열만 있는 경우 장바이러스 감염이 원인으로 작용할 수도 있다.

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한국인 성인 안면두개골의 형태적 분류와 특징두부방사선 계측학적 연구 (CRANIOFACIAL MORPHOLOGIC PATTERNS RELAYED TO DIFFERENT FACIAL TYPES IN KOREAN ADULTS : A CEPHALOMETRIC ANALYSIS)

  • 조상원;최영철
    • 대한소아치과학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.185-199
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    • 1999
  • The purpose of the present study was to investigate craniofacial patterns in Korean male and female adults, and to compare morphologic differences between different facial types. In order to get configurational groupings, standardized lateral and P-A cephalograms of 174 Korean adults were measured and analyzed with seven angular, nineteen linear, four ratio, and two index measurements. Ward's minimum variance cluster analysis was employed to divide the sample into groups having similar craniofacial morphology, and thereafter, inductive statistics(t-test) was used to characterize morphologic differences of the divided groups. And also, Pearson correlation coefficients were calculated to assess correlation between the cranial dimensions and upper/lower anterior facial height(UAFH, LAFH) in each facial types for both male and female The results were as follows; 1. There existed sexual dimorphism in most of variables except SN-FH angle, palatal plane angle, facial axis angle, facial index, lower anterior facial height ratio and upper facial height ratio. 2. A brachycephalic headform ($0.84{\pm}0.05$) with leptoprosopic facial form ($0.92{\pm}0.05$) was appeared in male, and a mesocephalic headform ($0.86{\pm}0.06$) with leptoprosopic facial form ($0.92{\pm}0.04$) was exhibited in female. 3. Facial types in both male and female subjects were divided into two groups, Group A (mesoprosopic facial type) and Group B (leptoprosopic facial type). The morphologic differences between Group A and Group B were as follows: a. Cranial measurements including index, angular and linear measurements were not found to be different between Group A and Group B in both sexes. b. Increased UAFH, LAFH, and upper/lower anterior dental heights were exhibited in Group Bs of both male and female. c. In both male and female, ramus height and mandible length showed no difference between Group A and Group B. However, genial angle was found to be larger in Group B than Group A. Therefore, the morphologic differences between two groups in male and female were closely related to less favorable anatomic morphology of the mandible. 4. LAFH and UAFH showed no relationships with cranial dimensions in male and female.

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Biosurfactant as a microbial pesticide

  • Lee, Baek-Seok;Choi, Sung-Won;Choi, Ki-Hyun;Lee, Jae-Ho;Kim, Eun-Ki
    • 한국생물공학회:학술대회논문집
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    • 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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    • pp.40-44
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    • 2003
  • Soil-borne infectious disease including Pythium aphanidermatum and Rhizoctonia solani causes severe damage to plants, such as cucumber. This soil-borne infectious disease was not controlled effectively by chemical pesticide. Since these diseases spread through the soil, chemical agents are usually ineffective. Instead, biological control, including antagonistic microbe can be used as a preferred control method. An efficient method was developed to select an antagonistic strain to be used as a biological control agent strain. In this new method, surface tension reduction potential of an isolate was included in the ‘decision factor’ in addition to the other factors, such as growth rate, and pathogen inhibition rate. Considering these 3 decision factors by a statistical method, an isolate from soil was selected and was identified as Bacillus sp. GB16. In the pot test, this strain showed the best performance among the isolated strains. The lowest disease incidence rate and fastest seed growth was observed when Bacillus sp. GB16 was used. Therefore this strain was considered as plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). The action of surface tension reducing component was deduced as the enhancement of wetting, spreading, and residing of antagonistic strain in the rhizosphere. This result showed that new selection method was significantly effective in selecting the best antagonistic strain for biological control of soil-borne infectious plant pathogen. The antifungal substances against P. aphanidermatum and R. solani were partially purified from the culture filtrates of Bacillus sp. GB16. In this study, lipopeptide possessing antifungal activity was isolated from Bacillus sp. GB16 cultures by various purification procedures and was identified as a surfactin-like lipopeptide based on the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (NMR), high performance liquid chromatography mass spectroscopy (HPLC-MS), and quadrupole time-of-flight (Q-TOF) ESI-MS/MS data. The lipopeptide, named GB16-BS, completely inhibited the growth of Pythium aphanidermatum, Rhizoctonia solani, Penicillium sp., and Botrytis cineria at concentrations of 10 and 50 mg/L, respectively. A novel method to prevent the foaming and to provide oxygen was developed. During the production of surface active agent, such as lipopeptide (surfactin), large amount of foam was produced by aeration. This resulted in the carryover of cells to the outside of the fermentor, which leads to the significant loss of cells. Instead of using cell-toxic antifoaming agents, low amount of hydrogen peroxide was added. Catalase produced by cells converted hydrogen peroxide into oxygen and water. Also addition of corn oil as an oxygen vector as well as antifoaming agent was attempted. In addition, Ca-stearate, a metal soap, was added to enhance the antifoam activity of com oil. These methods could prevent the foaming significantly and maintained high dissolved oxygen in spite of lower aeration and agitation. Using these methods, high cell density, could be achieved with increased lipopeptide productivity. In conclusion to produce an effective biological control agent for soil-borne infectious disease, following strategies were attempted i) effective screening of antagonist by including surface tension as an important decision factor ii) identification of antifungal compound produced from the isolated strain iii) novel oxygenation by $H_2O_2-catalase$ with vegetable oil for antifungal lipopeptide production.

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